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不确定因素下TBM刀盘系统耦合动态特性研究
| 论文题名： | 不确定因素下TBM刀盘系统耦合动态特性研究 |
| 关键词： | 全断面掘进装备;刀盘系统;振动特性;不确定性参数 |
| 摘要： | 全断面掘进装备（简称TBM），是隧道掘进大型复杂成套装备，广泛应用于水利、交通、国防、能源等地下工程建设。TBM在施工中的振动将造成零部件的疲劳损伤，刀盘系统作为最关键的部件，其工程故障将会大大影响工程进度，增加时间和金钱成本，刀盘系统振动问题亟待解决。由于刀盘系统结构复杂，同时掘进过程存在着现场服役环境、滚刀掘进过程中的不确定因素、制造装配工艺等不确定性，使得极端环境下刀盘系统动态特性预测难度增大，进而加大了刀盘减振抗损设计难度。因此，对含不确定因素的TBM刀盘系统进行动态特性分析，对TBM减振优化设计至关重要。本文对不确定性参数下TBM刀盘系统振动特性展开深入研究，论文的主要工作如下： （1）TBM刀盘系统不确定性因素分析及外部激励边界计算。改善了传统计算方法基于精确假设的局限，详细分析了刀盘系统不确定性因素，建立了不确定性地质条件模型及滚刀位置分布模型，利用区间分析法对外部载荷的不确定性进行处理，推导了不同掘进工况下考虑不确定因素的刀盘载荷计算方法，为后续考虑动力学分析提供载荷输入条件。 （2）不确定因素影响下TBM刀盘系统多自由度耦合动态特性研究。以多体动力学为基础，综合考虑外部激励不确定性及质点多自由度耦合等因素的影响，建立了不确定激励下典型TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型。为后续有效描述刀盘复杂的振动形态，研究刀盘在不确定性激励下的动力态特性分析提供基础。 （3）基于区间模型的不确定性激励下动力学微分方程的求解方法研究。利用区间分析法结合中央差分法，推导了振动响应动态边界的计算过程，为含不确定性激励的刀盘动力学分析提供了有效的求解方法。 （4）以某工程刀盘系统为例，采用本文理论方法进行动态特性分析。计算了实例刀盘振动响应，分析了考虑不确定性因素的必要性，研究了刀盘结构形式、刀盘中心块质量及驱动齿轮布置形式对刀盘振动响应的影响规律，为刀盘安全性评估、结构设计、减振优化设计提供理论参考，验证了本文研究方法及模型有效性及实用性。 |
| 作者： | 侯楠 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 霍军周 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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